Produire des polymères à partir de bio-ressources – Un article www.inc.cnrs.fr

Les oléfines légères sont des composés essentiels qui entrent dans la composition de nombreux produits courants comme les polymères ou les résines. Lorsque leur géométrie moléculaire est linéaire, ces oléfines permettent la synthèse directe de certains plastiques comme par exemple le polybutène-1 utilisé pour les réseaux d’eau chaude et de chauffage, ou des polymères basse densité (donc légers) pour les sacs d’emballage ou films étirables. Actuellement, ces oléfines sont principalement extraites de fractions pétrolières, mais on peut parfaitement envisager leur production à partir de bio-ressources telles que les alcools fermentaires.

De nouveaux procédés de synthèse d’oléfines basés sur la déshydratation catalytique de ces bio-alcools font actuellement l’objet de nombreuses études. L’enjeu, pour rendre ces procédés industrialisables, est de maximiser la sélectivité du catalyseur pour obtenir uniquement l’oléfine linéaire souhaitée parmi les nombreux autres produits de réaction.

Le travail mené au Laboratoire catalyse et spectrochimie (CNRS/ENSICAEN/UNICAEN ) en collaboration avec TOTAL et l’IFP Energie Nouvelle a permis d’expliquer l’origine de la sélectivité catalytique exceptionnelle et surprenante de zéolites (matériaux poreux constitués d’aluminosilicates). Pourquoi surprenante ? Parce que c’est le seul catalyseur capable de convertir un alcool ramifié présentant plusieurs branches comme l’isobutanol en oléfine linéaire, alors que tous les autres catalyseurs mènent uniquement à des oléfines qui conservent la géométrie ramifiée de l’alcool de départ (voir Figure). 

Les auteurs ont montré que leur sélectivité si particulière s’expliquait par la présence d’un nombre exceptionnel de sites acides sur la surface externe du catalyseur, qui permettent de réaliser simultanément la transformation de l’alcool en oléfine et le réarrangement géométrique de son squelette qui devient linéaire. Ces résultats, à retrouver dans la revue Applied Catalysis B:environmental pourraient intéresser TOTAL, l’IFP Energies Nouvelles et Axens qui développent le procédé ATOL-C4^TM basé sur cette réaction

@Arnaud Travert

Références

Stijn Van Daele, Delphine Minoux, Nikolai Nesterenko, Sylvie Maury, Vincent Coupard, Valentin Valtchev, Arnaud Travert & Jean-Pierre Gilson

A highly selective FER-based catalyst to produce n-butenes from isobutanol

Applied Catalysis B:environmental, 2020

https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2020.119699